JP2003511626A - 内燃機関のための燃料噴射システムのための液圧支援式圧力変換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 圧力変換器を備えた内燃機関のための噴射システムが提案され、その場合、圧力変換器の段ピストン（５）が圧力衝撃によってその出発位置へ戻し運動させられる。それと同時に、第２の圧力室（３）もしくは噴射ノズル（２１）が漏れ油戻し路（３９）から再充填される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 背景技術 内燃機関のための燃料噴射システムのための圧力変換器であって、圧力変換器
が孔内で摺動可能な段ピストンを有しており、段ピストンの端面がそれぞれ１つ
の圧力室を制限しており、その場合、段ピストンの大きい方の第１の端面が、高
圧蓄圧器に連通可能な第１の圧力室を制限しており、かつ、段ピストンの反対側
の小さい方の第２の端面が、噴射ノズルに連通した第２の圧力室を制限しており
、かつその場合、段ピストンの横断面変化部と圧力変換器のケーシング内の段部
とがリリーフ室を制限している形式のものに関する。

【０００２】 この種の圧力変換器では、従来久しく第２の圧力室と噴射ノズルとの再充填が
段ピストンに作用する戻しばねによって行われていた。従来技術によるこの実施
形における欠点とするところは、噴射と噴射との間の十分に短い時間内で再充填
を可能にするためには、戻しばねが大きなばね率を有していなければならないこ
とにある。このことによって、戻しばねの寸法が大きくなる。多くの圧力変換器
、特に比較的小さな変換比を有する圧力変換器では、この種の戻しばねのために
必要な取付けスペースは多くの場合存在しない。

【０００３】 それゆえ本発明の課題は、圧力変換器の再充填のための手段に対するスペース
要求がわずかであると共に簡単に形成されるような圧力変換器を提供することに
ある。

【０００４】 この課題は本発明によれば、内燃機関のための燃料噴射システムのための圧力
変換器であって、圧力変換器が孔内で摺動可能な段ピストンを有しており、その
端面がそれぞれ１つの圧力室を制限しており、その場合、段ピストンの大きい方
の第１の端面が、高圧蓄圧器に連通可能な第１の圧力室を制限しており、かつ、
段ピストンの反対側の小さい方の第２の端面が、噴射ノズルに連通した第２の圧
力室を制限しており、かつその場合、段ピストンの横断面変化部と圧力変換器の
ケーシング内の段部とがリリーフ室を制限している形式のものにおいて、第１の
圧力室とリリーフ室とが液圧的に互いに連通可能であることによって解決される
。

【０００５】 本発明による圧力変換器は、噴射終了後に、リリーフ室内で段ピストンの横断
面変化部に作用して段ピストンを噴射開始前にその出発位置へ戻し搬送する液圧
的な力を発生させるために、第１の圧力室内に存在する圧力を利用することがで
きるという利点を有している。それと同時に、圧力変換器の第２の圧力室内の圧
力が崩壊し、その結果、噴射が終了する。このことにより、噴射ノズル内の第２
の圧力室の再充填が可能となり、もしくは著しく容易となる。さらに、戻しばね
を大きな寸法で形成しないことによって、リリーフ室が小さくてすみ、このこと
は特に変換比の小さな圧力変換器では必要である。

【０００６】 本発明の１変化実施形では、高圧蓄圧器と第１の圧力室とリリーフ室との間に
１つの制御弁、特に３ポート２位置制御弁が配置されており、この制御弁が、高
圧蓄圧器をリリーフ室から、または高圧蓄圧器をリリーフ室と第１の圧力室とか
ら分離し、その結果、圧力変換器の全機能が簡単かつ信頼性よく制御されること
ができる。

【０００７】 本発明のさらに別の１実施形では、制御弁が圧電式アクチュエータまたは電磁
石によって操作され、その結果、運転条件および所要の調整力に応じて適性のア
クチュエータを使用することができる。

【０００８】 本発明のさらに別の１実施形では、戻しばねがリリーフ室内に緊縮されており
、戻しばねが定置の当接部に支持されており、かつその場合、段ピストンがリリ
ーフ室側のその横断面変化部において搬送運動に抗して負荷されており、その結
果、本発明による圧力変換器の再充填が戻しばねによって支援され、かつ存在す
るリリーフ室が最も有効に利用される。さらに、例えば内燃機関の停止により燃
料噴射システムの高圧蓄圧器内に圧力が存在しない場合に、戻しばねは段ピスト
ンをその出発位置へ運動させる役目を有している。

【０００９】 本発明のさらに別の実施形では、圧力変換器の漏れ油戻し路がチェック弁を介
して燃料を噴射ノズルへ搬送し、その結果、第２の圧力室内の圧力が漏れ油戻し
路の圧力より下方へ低下するやいなや圧力変換器が再充填される。その際、第２
の圧力室もしくは噴射ノズルから漏れ油戻し路内への燃料の逆流はチェックによ
って阻止される。

【００１０】 本発明のさらに別の実施形では、チェック弁が第２の圧力室内に開口しており
、その結果、燃料噴射システムの高圧領域内の燃料が要するに第２の圧力室から
高圧通路を介して噴射ノズルへ連続的に交換される。このことにより、高圧領域
内の燃料は比較的冷たく保たれ、このことは燃料噴射システムの運転の挙動を改
善する。

【００１１】 本発明のさらに別の補完において、チェック弁がばね負荷されており、その結
果、チェック弁の安定した運転挙動が得られる。

【００１２】 別の実施形では、行程ストッパが設けられており、この行程ストッパが第１の
圧力室内での段ピストンの運動を制限しており、その結果、第１の圧力室が常に
ある程度の最小容積、ひいてはある程度の“柔軟性（Ｗｅｉｃｈｈｅｉｔ）”を
有している。このことにより、力のピークが消失し、かつ個々の構成部分の負荷
が軽減される。

【００１３】 さらに別の実施形では、行程ストッパが第１の圧力室内に配置されており、そ
の結果、簡単かつコンパクトな構造が生じ、さらに、行程ストッパは段ピストン
のほぼ軸方向でのみ力を段ピストンに伝達する。

【００１４】 本発明の別の利点および有利な構成が添付図面、その説明並びに請求項から看
取される。

【００１５】 実施例の説明 図面には本発明による圧力変換器が図示されている。この圧力変換器の中央の
構成部分は第１の圧力室１と第２の圧力室３とである。両方の圧力室１と３との
間に段ピストン５が配置されている。第１の圧力室１内に突入した第１の端面７
は第２の圧力室２内に突入した第２の端面９よりも大きい。第２の端面９に対す
る第１の端面７の比は圧力変換器の圧力変換比を規定している。横断面変化部１
１と圧力変換器のケーシング１５の段部１３とがリリーフ室１７を制限している
。段ピストン５はケーシング１５の孔１８内に案内されている。

【００１６】 第２の圧力室３は高圧通路１９を介して噴射ノズル２１に連通している。制御
弁２３が高圧蓄圧器２５から第１の圧力室１内への、かつリリーフ室１７内への
燃料の供給を制御する。制御弁２３は３ポート２位置方向制御弁として形成され
ている。制御弁２３の第１の接続部が高圧蓄圧器２５へ通じており、第２の接続
部が制御弁２３を第１の圧力室１に連通せしめており、かつ第３の接続部がリリ
ーフ室１７へ通じている。制御弁２３は調整ピストン２７を介して制御され、調
整ピストンは図示されていないアクチュエータ、例えば圧電式アクチュエータま
たは電磁石を介してその切換位置の間で往復運動させられる。

【００１７】 調整ピストン２７が第１のシール座２９に当接すると、高圧蓄圧器２５と制御
室１との間に連通が生じる。段ピストン５が第２の圧力室３へ向かって運動し始
め、その際、第２の圧力室３内に変換比に応じて第１の圧力室１よりも比較的高
い圧力を生ずる。第２の圧力室３内の圧力、ひいては噴射ノズル２１内の圧力が
閉鎖ばね３１の閉鎖力を克服すべく充分に大きくなると、噴射ノズル２１が開放
され、かつ噴射が開始される。

【００１８】 制御弁２３の調整ピストン２７が第２のシール座３３に圧着されると、高圧蓄
圧器２５と第１の圧力室１との連通が遮断される。制御弁２３内および第１の圧
力室１内に存在する加圧下の燃料の圧縮性とケーシング１５の弾性とにより圧力
衝撃が生じ、この圧力衝撃が接続導管３５を介してリリーフ室１７に達する。こ
の結果生じて横断面変化部１１へ作用する液圧は段ピストンを第１の圧力室１へ
向けて運動せしめる。この現象は著しく非定常的な過程であるので、第１の端面
７が横断面変化部１１よりも大いことにより第１の圧力室へ向かって生じる力が
発生することはないという純粋に静的な考察はこの場合には当てはまらない。段
ピストン５のこの戻り運動の支援のために戻しばね３６が役立つ。さらに、この
戻しばねは内燃機関停止時に段ピストン５をその出発位置へ運動せしめる。

【００１９】 第１の圧力室１へ向かう段ピストン５のこの運動によって、第２の圧力室３内
の圧力は崩壊し、その結果、閉鎖ばね３１が噴射ノズル２１を再び閉鎖し、かつ
これによって噴射が終了する。他面において、第２の圧力室３内の圧力の崩壊の
結果、チェック弁３７を介して燃料が漏れ油戻し路３９から第２の圧力室３内へ
流入し、これによって圧力変換器もしくは噴射弁が再び充填される。さらに、漏
れ油戻し路３９は段ピストン５とケーシング１５との間の漏れと、リリーフ室１
７からのコントロール量とによって充填される。リリーフ室１７内に十分な圧力
が形成されることができるように、リリーフ室１７と漏れ油戻し路３９との間に
流出絞り４１が配置されている。

【００２０】 チェック弁３７は図示の実施形ではばね負荷されているが、必ずしもそうでな
くてもよい。

【００２１】 第１の圧力室１内に行程ストッパ４３が図示されており、この行程ストッパは
第１の圧力室１が常にある程度の最小容積を有するように働く。この最小容積は
本発明による圧力変換器を適性に設計すれば圧力変換器の運転の挙動を特に再充
填時に改善する。

【００２２】 以上の記載、請求項の記載およびおよび図面のすべての特徴は個別的にも、か
つ相互の任意の組合せでも発明の高度性を有している。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明による圧力変換器示す図である。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関のための燃料噴射システムのための圧力変換器であ
   って、圧力変換器が孔（１８）内で摺動可能な段ピストン（５）を有しており、
   段ピストンの端面（７，９）がそれぞれ１つの圧力室（１，３）を制限しており
   、その場合、段ピストン（５）の大きい方の第１の端面（７）が、高圧蓄圧器（
   ２５）に連通可能な第１の圧力室（１）を制限しており、かつ、段ピストン（５
   ）の反対側の小さい方の第２の端面（９）が、噴射ノズル（２１）に連通した第
   ２の圧力室（３）を制限しており、かつその場合、段ピストン（５）の横断面変
   化部（１１）と圧力変換器のケーシング（１５）内の段部（１３）とがリリーフ
   室（１７）を制限している形式のものにおいて、 第１の圧力室（１）とリリーフ室（１７）とが液圧的に互いに連通可能である
   ことを特徴とする内燃機関のための燃料噴射システムのための液圧支援式圧力変
   換器。
2. 【請求項２】 高圧蓄圧器（２５）と第１の圧力室（１）とリリーフ室（１
   ７）との間に１つの制御弁（２３）が配置されており、この制御弁が、高圧蓄圧
   器（２５）をリリーフ室（１７）から、または高圧蓄圧器（２５）をリリーフ室
   （１７）と第１の圧力室（１）とから液圧的に分離する、請求項１記載の圧力変
   換器。
3. 【請求項３】 制御弁（２３）が３ポート２位置制御弁（２３）である、請
   求項２記載の圧力変換器。
4. 【請求項４】 制御弁（２３）が圧電式アクチュエータまたは電磁石によっ
   て操作される、請求項２または３記載の圧力変換器。
5. 【請求項５】 戻しばね（３６）がリリーフ室（１７）内に緊縮されており
   、戻しばねが定置の当接部（１３）に支持されており、かつその場合、段ピスト
   ン（５）がリリーフ室側のその横断面変化部（１１）において吐出運動に抗して
   負荷されている、請求項２から４までのいずれか１項記載の圧力変換器。
6. 【請求項６】 圧力変換器の漏れ油戻し路（３９）がチェック弁（３７）を
   介して燃料を噴射ノズル（２１）へ搬送する、請求項１から５までのいずれか１
   項記載の圧力変換器。
7. 【請求項７】 チェック弁（３７）が第２の圧力室（３）内に開口している
   、請求項６記載の圧力変換器。
8. 【請求項８】 チェック弁（３７）がばね負荷されている、請求項６または
   ７記載の圧力変換器。
9. 【請求項９】 行程ストッパ（４３）が設けられており、この行程ストッパ
   が第１の圧力室（１）内での段ピストン（５）の運動を制限している、請求項１
   から８までのいずれか１項記載の圧力変換器。
10. 【請求項１０】 行程ストッパ（４３）が第１の圧力室（１）内に配置され
    ている、請求項９記載の圧力変換器。
11. 【請求項１１】 段ピストン（５）が２部分から形成されている、請求項１
    から１０までのいずれか１項記載の圧力変換器。